一种宽带高效率功率放大器制造技术

技术编号:20067953 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-14 03:34
本实用新型专利技术一种宽带高效率功率放大器,包括:宽带射频电路,包括驱动放大器和末级放大器、耦合器,功率控制电路包括检波电路、A/D转换电路、控制电路、电流检测电路、D/A转换电路、调整电路;将输入信号经驱动放大器输入末级放大器放大后输出,由耦合器输出耦合电压信号;所述检波电路采集得到检波信号,并转换成检波数字信号;控制电路根据电流检测电路检测的末级放大器输出电流和检波数字信号,计算得到高效率值所对应的末级放大器栅极和漏极电压值并据此生成数字控制信号,且转换成模拟控制信号,由调整电路分别对末级放大器的栅极和漏极电压进行调整。本实用新型专利技术确保在功率一定的情况下,调整栅极漏极电压,使整个电路输出最大的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带高效率功率放大器
本技术属于射频信号功率放大器
,涉及一种宽带高效率功率放大器。
技术介绍
宽带高效率功率放大器的研究主要集中于基于单管设计的饱和类功率放大器和在针对复杂调制的高峰均比信号的宽带Doherty功放上。宽带高效率单管功率放大器主要基于功放工作在饱和状态实现高效率特性,适合于恒包络发射机系统,或者应用于先进发射机结构中,包括包络跟踪(EnvelopTracking:ET)、LINC(LinearAmplificationwithNonlinearComponent)发射机、包络删除与恢复(EnvelopeEliminationandRestoration:EER)、极坐标发射机等,另外还可作为宽带Doherty功放单元。故宽带功放对于日益增长的需求有着极大的实际意义。另外射频功率放大器民用领域作为收发信机(特别是作为基站)的主要耗能模块,其工作效率的提高对“节能减排”,实现绿色通信,减小运营商的运营成本等均具有重要的意义。在军用领域上对无线手持式,背负式通信,移动雷达探测,干扰等高效率需求设备应用影响较大。而且功率放大器的工作效率直接与散热装置和电源技术要求息息相关,甚至影响着整个系统的稳定性。因此同时覆盖多个频带的高效率射频功率放大器成为研究的热点。现有技术中对宽带放大器的效率提升,主要的方法是将放大器工作在功率饱和区,而对线性区中的效率控制度不够。造成了大功率情况下效率高,小功率条件下效率低的缺点。另外在有些宽带放大器中,对电压的调节主要集中在栅极电源上。并且调整电压的方式是采取纯硬件的方式进行(类似反馈)。这造成了电压调整方式单一,末级放大器输出增益波动较大,出现调整不准确的情况。故如何实现宽带高效率放大器是急需解决的问题。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题是,克服现有技术的不足,解决功率放大器在宽带工作时效率不高的问题。提出一种宽带高效率功率放大器,能够使得大部分放大器在宽带,小功率输出等情况下效率不足的问题得到较好的改善。用于解决课题的技术手段是,本技术提出一种宽带高效率功率放大器,调整栅极漏极电压,使整个电路输出最大的效率。本技术提出的一种宽带高效率功率放大器,包括宽带射频电路和功率控制电路,其中宽带射频电路包括驱动放大器和末级放大器、耦合器,所述功率控制电路包括检波电路、A/D转换电路、控制电路、电流检测电路、D/A转换电路、调整电路;将输入信号经驱动放大器输入末级放大器放大后输出,经耦合器输出耦合电压信号;所述检波电路对耦合电压信号采集得到检波信号,并经A/D转换电路转换成检波数字信号后输入控制电路;所述控制电路根据电流检测电路检测的末级放大器输出电流和检波数字信号,计算得到高效率值所对应的末级放大器栅极和漏极电压值并据此生成数字控制信号,且经D/A转换电路转换成模拟控制信号,由调整电路根据模拟控制信号分别对末级放大器的栅极和漏极电压进行调整。进一步地,作为本技术的一种优选技术方案,所述功率控制电路还包括用于对输入信号进行补偿的增益补偿电路。进一步地,作为本技术的一种优选技术方案,所述控制电路包括控制器和存储器。进一步地,作为本技术的一种优选技术方案,所述控制电路采用FPGA控制芯片。专利技术效果为:本技术的宽带高效率功率放大器,相较于传统的电压调节,本技术不单单对放大器工作的栅极电压进行控制调整,还对和效率最相关的漏极电压进行同步调节,通过对外围控制电路的设计,将输出功率,效率做了平衡分析,确保在功率一定的情况下,调整栅极,漏极电压,使整个电路输出最大的效率。通过功率控制电路实现了对比出在输出功率一定的情况下,效率高点对应的栅极电压和漏极电压的值。让放大器在该电压值下进行工作。此时,功率放大器会一直工作在高效率状态下,达到宽带放大器高效率设计的目的。可满足民用,军用领域产品对放大发射部组件的高效率要求。附图说明图1为本技术宽带高效率功率放大器的结构示意图。图2为本技术L波段下增益及稳定性示意图。图3为传统未加入功率控制电路的仿真输出功率及对应的效率曲线图。图4为本技术加入功率控制电路的仿真输出功率及对应的效率曲线图。具体实施方式以下,基于附图针对本技术进行详细地说明。提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节,但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此,本领域普通技术人员将认识到,在不脱离本公开的范围和精神的情况下,可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外,为了清晰和简洁,公知功能和构造的描述可被省略。以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义,而是仅由技术人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此,对于本领域技术人员而言应该明显的是,提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的,而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。应该理解,除非上下文明确另外指示,否则单数形式也包括复数指代。因此,例如,对“控制电路”的引用包括硬件控制,软件控制或单一硬件,单一软件,软硬件结合的引用。如图1所示,本技术设计了一种宽带高效率功率放大器,主要包括宽带射频电路和功率控制电路。本实施例可以基于Load-pull/Soure-pull设计了一款L波段的功率放大器。所述宽带射频电路包括驱动放大器和末级放大器、耦合器,所述功率控制电路包括检波电路、A/D转换电路、控制电路、电流检测电路、D/A转换电路、调整电路。还包括用于对输入信号进行补偿的增益补偿电路。具体地,将输入信号经驱动放大器输入末级放大器,所述末级放大器对输入信号放大后输出至耦合器,由耦合器输出耦合电压信号;所述检波电路对耦合电压信号采集得到检波信号,并经A/D转换电路转换成检波数字信号后输入控制电路;所述控制电路根据电流检测电路检测的末级放大器输出电流和检波数字信号,计算得到高效率值所对应的末级放大器栅极和漏极电压值并据此生成数字控制信号,且经D/A转换电路转换成模拟控制信号,由调整电路根据模拟控制信号分别对末级放大器的栅极和漏极电压进行调整。且可以根据模拟控制信号对增益补偿电路进行控制。所述宽带射频电路,基于宽带信号匹配的常规方式进行,和常规方式有所区别的是将常规方式中选择的功率点阻抗变为选择负载点阻抗。确定下来源阻抗和负载阻抗中对应最大效率阻抗点。通过对该阻抗的史密斯原图的阻抗变换,在考虑到宽带宽高效率的前提下,导出输出,并输入微带线提供于后续设备。宽带射频电路可采用单管输入匹配和输出匹配单独匹配的方式进行,在合并放大器模型进行总的宽带匹配工作。所述功率控制电路,基于射频放大电路中的输出耦合的信号来进行调整,控制等工作。其主体可以由硬件单独构成,目的就是对功率放大器的输出耦合信号进行检测分析,达到控制功率放大器栅压和漏压电压的目的,以此来提升整个放大器电路的工作效率。其中,控制电路可以包括控制器和存储器,集成了类似FPGA控制芯片,ARM存储器等高速芯片。对A/D转换电路中的检波信号进行计算,存储,比较等较高复杂程度的计算。对比出在输出功率一定的情况下,效率高点对应的栅极电压和漏极电压的值。让功率放大器在该电压值下进行工作。此时,放大器会一直工作在本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种宽带高效率功率放大器,其特征在于,包括宽带射频电路和功率控制电路,其中宽带射频电路包括驱动放大器和末级放大器、耦合器,所述功率控制电路包括检波电路、A/D转换电路、控制电路、电流检测电路、D/A转换电路、调整电路;将输入信号经驱动放大器输入末级放大器放大后输出,经耦合器输出耦合电压信号;所述检波电路对耦合电压信号采集得到检波信号,并经A/D转换电路转换成检波数字信号后输入控制电路;所述控制电路根据电流检测电路检测的末级放大器输出电流和检波数字信号,计算得到高效率值所对应的末级放大器栅极和漏极电压值并据此生成数字控制信号,且经D/A转换电路转换成模拟控制信号,由调整电路根据模拟控制信号分别对末级放大器的栅极和漏极电压进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种宽带高效率功率放大器,其特征在于,包括宽带射频电路和功率控制电路,其中宽带射频电路包括驱动放大器和末级放大器、耦合器,所述功率控制电路包括检波电路、A/D转换电路、控制电路、电流检测电路、D/A转换电路、调整电路;将输入信号经驱动放大器输入末级放大器放大后输出,经耦合器输出耦合电压信号;所述检波电路对耦合电压信号采集得到检波信号,并经A/D转换电路转换成检波数字信号后输入控制电路;所述控制电路根据电流检测电路检测的末级放大器输出电流和检波数字信号,计算得...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑斌赵五洲丁川马壮
申请(专利权)人:航天恒星科技有限公司
类型:新型
国别省市:北京,11

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